В предстоящие десятилетия мировая космонавтика намерена всерьез начать осваивать дальний космос. Предполагается организовать автоматические и пилотируемые экспедиции на Луну и  Марс. А на очереди - полеты совсем к далеким планетам. Однако   ракетные двигатели маршевых ступеней, работающие на химическом топливе, далеко не увезут. Точнее, увезут, но времени для этого потребуется слишком много: экипажу будущих звездолетов может не хватить ресурсов для возвращения на Землю.

 

Известно, что для превращения космического аппарата в искусственный спутник Земли, ему необходимо сообщить скорость порядка 8 км/с. Если же мы хотим лететь к другим мирам, то скорость должна превысить 11,2 км/с.

 

Современные водород-кислородные двигатели справляются с этой задачей. Они могут даже обеспечить приращение в скорости до 10км/с, что позволит увидеть даже границы Солнечной системы. Но для этого потребуются долгие годы.

 

Есть ли альтернатива химическому топливу? Есть. Космические аппараты, например спутники связи уже давно оснащают, так называемыми, плазменными двигателями.   Такой электрореактивный двигатель вообще не использует химического топлива, поскольку берет энергию либо от аккумуляторов, радиоизотопных генераторов, либо от  солнечных батарей. Его главное  преимущество - длительная работа при низком расходе энергии.

 

Но есть и весьма ощутимые недостатки. Во-первых, сегодня такие двигатели развивают очень низкую тягу - всего несколько граммов. Поэтому их используют для коррекции орбиты спутников, либо для постепенного ускорения легких  аппаратов в космическом пространстве.

 

Во-вторых, такое ускорение  у плазменных двигателей, которое, правда гораздо  больше, чем 10 км/с 'развивается' так медленно, что, например, европейский исследовательский зонд 'СМАРТ-1' добирался  до Луны почти полтора года.

 

Можно ли соединить высокие энергетические возможности химических двигателей с экономичностью плазменных? И это возможно, если использовать на этапе 'разгона' космических аппаратов ядерные ракетные двигатели (ЯРД). 

 

Что же представляет такой двигатель? Многие его системы устроены так же, как у жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). Только температура рабочего тела, истекающего из сопла и создающего тягу, повышается не за счет реакции окисления (горения) двух компонентов, а за счет тепловой энергии, выделяющейся в процессе деления ядер радиоактивного вещества. Вместо камеры сгорания,  в ядерном двигателе помещен реактор, способный нагреть газ более чем до 3000 К.

Несмотря на то, что  ЯРД  гораздо сложнее ЖРД, имеет во много раз большую массу, нуждается в специальных системах защиты и безопасности, громоздок, он намного эффективнее ЖРД  так как в    реакторе можно разогревать любой газ с низкой молекулярной массой. Если в ЯРД применить водород, то скорость истечения его из сопла будет в 3 раза выше, чем в лучшем  кислород-водородном ЖРД.

 

Между тем, Россия в деле создания ЯРД продвинулась намного дальше всех остальных.

 

В 70-80-е годы  в головном предприятии по ядерным двигателям - КБ 'Салют' удалось разработать  различные проекты космических ЯРД. Например, -  РД 0411 и  РД 0410 тягой 40 и 3,6 т соответственно. В результате были изготовлены реактор, 'холодный' двигатель и стендовый прототип для проведения испытаний на газообразном водороде. В отличие от американского, с удельным импульсом не больше 8250 м/с, советский ЯРД за счет более жаростойких и совершенных по конструкции тепловыделяющих элементов и высокой температуры в активной зоне имел этот показатель равным 9100 м/с.

 

Сегодня  НАСА для организации пилотируемой экспедиции на Марс рассматривает возможность использования кораблей с ядерной двигательной  установкой. В ближайшие пять лет там собираются  потратить около миллиарда долларов на проведение двух исследовательских проектов. Цель одного из них - создать ракету на ядерном двигателе. Второй же направлен на то, чтобы разработать ядерный генератор электроэнергии. 

 

Кстати, ядерная ракетная тема при использовании в исследовательских целях - перспективный путь  космического сотрудничества двух стран. Американские инициативы при создании перспективных ракетных двигателей на основе использования ядерной энергии можно подкрепить российским опытом в этой сфере.

 

Ведь Россия - единственная страна, которой удалось реально построить и испытать такой двигатель в космических условиях, оснастив им ряд спутников серии 'Космос'.